CH3NH3PbI3多晶薄片的制备及性能表征

2022-03-21屈艳梅黄永涛罗寅先谭雯竹

沈阳师范大学学报(自然科学版) 2022年6期

田宁, 屈艳梅, 于吉, 黄永涛, 罗寅先, 谭雯竹, 郑杰

(沈阳师范大学物理科学与技术学院, 沈阳 110034)

0 引言

卤化铅钙钛矿作为新一代的半导体材料已成为光电领域的研究热点,出色的光电性能,如高载流子迁移率、载流子扩散长度、低陷阱密度等[1],使其在太阳能电池、发光二极管、激光器、光电探测器等领域有着广泛的应用[2-6]。除此之外,卤化铅钙钛矿材料含有Pb,I和Br等重元素可有效衰减高能辐射,因而它们也是很好的射线探测和成像的候选材料[7]。

1 实验

1.1 CH3NH3PbI3单晶的制备

在目前的报道中,反向升温法制备单晶时间快,生长得到的单晶质量高、性能好。本文采用反向升温法制备得到CH3NH3PbI3单晶,其制备示意图如图1所示。

图1 CH3NH3PbI3单晶制备示意图Fig.1 CH3NH3PbI3 single crystal preparation schematic diagram

1.2 CH3NH3PbI3多晶薄片的制备

从前期制备的CH3NH3PbI3单晶中筛选出生长小且不规则的单晶废料,然后将CH3NH3PbI3单晶废料放入研钵中进行充分的研磨,再将粉末放入模具,将模具放入压片机中,先将压力设置为5 MPa,开始升温,升温至200 ℃后,将压力增加到10 MPa,保温30 min后取出模具,得到CH3NH3PbI3多晶薄片,具体制备示意图如图2所示。

图2 CH3NH3PbI3多晶薄片制备示意图Fig.2 CH3NH3PbI3 polycrystalline flakes preparation diagram

2 结果与讨论

2.1 CH3NH3PbI3多晶薄片的形貌结构和性能表征

图3(a)是CH3NH3PbI3多晶薄片的光学照片,多晶薄片的厚度为1.18 mm,厚度可调有利于高能辐射吸收。图3(b)是CH3NH3PbI3多晶薄片的电镜扫描(scanning electron microscope,SEM)表面微观形貌图,从SEM图中可以观测到CH3NH3PbI3多晶薄片致密,因而降低了晶界缺陷,有利于收集电荷载流子。